基于车载自组网络模式的小车互联应用开发

领域包括机器视觉、多传感融合、全局与局部控制、学习与决策，以及机械构造、运动学与动力学控制等。

　　我们研究设计的智能小车，不仅可以用于野外探险，还可用于楼宇、仓库等一般场合，以及用于、矿井、防爆、毒气泄漏等恶劣环境。

　　智能小车上实现了实时视频采集及无线传输，可以方便的实现对目标环境的远程监控，在安防、交通、智能楼宇等领域有很好的应用前景。

　　对于汽车行业飞速发展的今天，拥有私家车的人群越来越多，而避免交通事故显得尤为重要，我们研究的小车相互之间可以自动传送警告信息，减小了交通事故的发生率；采用的通信协议—802.11p也是国际上的研究热点。

　　下图为探险者利用智能小车探路的模型化表示：

　　下图为基于802.11p协议的车载自组网在高速公路上的应用方案：

　　方案论证

　　此智能小车主要完成基本功能和扩展功能：基本功能是必须完成的功能，扩展功能可以根据时间和难度做出适当的剪裁。

　　基本功能：

　　PC通过ad-hoc网络向小车发送控制命令到小车的控制中心（单片机），控制中心控制步进电机，从而控制小车的转向和速度；

　　小车在行走的过程中，能够实现自动避障，通过超声波传感器，把障碍物信息传给单片机，单片机控制电机，使小车停止行走或倒退；

　　前方小车遇到障碍物时，完成避障的同时，由单片机通过ad-hoc网络传给PC和另一辆小车，实现预警功能；

　　小车上的视频采集系统，把采集到的路况信息传给控制中心，经过一定的视频压缩处理后，控制中心通过ad-hoc网络把路况信息传给PC；PC端解压后，可以根据路况信息控制小车的动作；

　　在PC上集成了控制软件，并通过可视化窗口，能够观察采集回来的视频信息，从而可以控制小车的动作。

　　扩展功能：

　　在小车实现自动避障的基础上，小车能够以最佳路线绕过障碍物，并能防止滑落；最终实现在一定环境下（包括障碍物和滑坡）两辆小车可以在一定的速度范围内无差错行走；

　　在小车上实现无线定位系统，PC上可以看到小车在整个地图中的位置信息，并能根据小车的移动，做出相应的更新；

　　小车与小车之间构建一个Zigbee网络，这个网络用于收集周围的环境信息，并组成车载自组网络，给单片机留更多的资源来进行视频传输及对传感器信息的融合处理；

　　小车通过图像处理技术完全自主行驶，能识别和测量周围的物体，理解周围环境和所要执行任务的能力，并作出正确的判断及操作和移动等能力。

　　硬件部分

　　软件部分

　　（1）软件构架

　　方案一：采用实时操作系统μC/OS-Ⅱ，"实时"两个字的意思就是对响应时间有严格的要求。实时操作系统贵在实时，要求在规定的时间内完成某种操作。主要用在工业控制中。具有：高精度计时系统；多级中断机制；实时调度机制，包括两个方面，一是在调度策略和算法上保证优先调度实时任务；二是建立更多"安全切换"时间点，保证及时调度实时任务。

　　方案二：采用无操作系统算法，一般没有明显的操作系统支持，而是通过汇编语言编程对系统进行直接控制。主要特点是系统结构和功能都相对单一，针对性强，无操作系统支持，几乎没有用户接口。

　　根据两种方案的特点，选用方案一作为本次设计的操作系统μC/OS-Ⅱ。

　　（2）通讯协议

　　方案一：采用IEEE802.l1p标准，IEEE802.11p（又称WAVE；Wireless Access in the Vehicle Environment）是一种由IEEE 802.11标准发展而来的通讯协议。这个通讯协议主要用在车用电子的无线通讯上。它又对IEEE802.11扩充延伸，来满足ITS系统（Intelligent Trans- portation Systems，ITS）相关应用的需求，802.11p将用在车载通讯（或称专用短距离通讯，Dedicated ShortRange Comu- nication，DSRC）系统中。IEEE802.l1p标准主要是解决移动的Ad-hoc网络快速连接高频率切换问题和新的安全问题。从性能上看，802.11p最高传输速率可以达到27Mbps，传输范围达1000米。

　　方案二：采用IEEE802.11a标准，IEEE802.11a工作于5GHz的U-NII频段，该标准使用OFDM（正交频分复用）调制数据，物理层速率可达54Mbps，传输层可达25Mbps。其具有较少冲突的特点，因为2.4GHz 的频带已经被广泛使用。但在上飞速行驶的汽车和复杂的道路状况给物理层带来了很大的挑战，在移动的Ad-hoc网络快速连接高频率切换问题和新的安全问题上IEEE802.11a标准显得有点无力

　　根据两种方案的特点，选用方案一作为本次设计的操作系统μC/OS-Ⅱ。

　　（3）软件流程图

　　作品优势

　　设计方法和过去采用传统的方法相比，具有以下明显优势：

（1） 电